Генетическое редактирование может спасти виды на грани вымирания

Биоразнообразие Земли переживает кризис. Надвигающееся «шестое массовое вымирание» угрожает дикой природе. Оно также грозит сокращением генетического разнообразия внутри видов, которое критически важно для их способности адаптироваться к изменениям среды или сопротивляться болезням.

Традиционные меры охраны (заповедники, борьба с браконьерством, разведение в неволе) остаются важными, но они не могут восстановить уже утраченное генетическое разнообразие. Утрата уникального генетического варианта может потребовать тысяч лет эволюции для его случайного восстановления.

В новой статье в Nature Reviews Biodiversity международная команда генетиков и биологов утверждает, что выживание некоторых видов будет зависеть от редактирования генов наряду с традиционными мерами. Использование продвинутых генетических инструментов, таких как Crispr, может дать исчезающим видам преимущество, добавив отсутствующее генетическое разнообразие.

Генная инженерия не нова. Её десятилетиями используют в сельском хозяйстве: около 13.5% мировой пашни засеяно генетически модифицированными культурами. Инструменты редактирования генов также применяются в проектах «воскрешения» вымерших животных, таких как шерстистый мамонт или ужасный волк, что ускорило развитие этих технологий.

Музейные образцы как источник генов

Используя ДНК из исторических музейных образцов (шкур, костей, семян), учёные могут выявить важные генетические варианты, которые вид утратил. С помощью редактирования генома эти утраченные варианты можно вернуть в дикую популяцию.

Резкое сокращение численности популяции («бутылочное горлышко») ведёт к инбридингу и случайной утрате генетического разнообразия, а также к накоплению вредных мутаций. Такая «геномная эрозия» подрывает здоровье особей и повышает риск вымирания.

Если мы можем определить широко распространившуюся вредную мутацию или утраченный полезный вариант, его можно заменить с помощью редактирования генов у нескольких особей. Затем, с помощью естественного отбора, здоровый вариант постепенно распространится в популяции.

Если угрожаемому виду не хватает генов для выживания в новых условиях, можно заимствовать их у близкого родственника, уже обладающего нужными признаками. Этот подход, известный как облегчённая адаптация, может помочь диким видам справиться с такими угрозами, как изменение климата.

В сельском хозяйстве такие межвидовые переносы генов — обычная практика. Например, томаты получили ген горчицы для устойчивости к холоду, а каштаны — ген пшеницы для устойчивости к болезням.

Риски и ограничения

Генетические вмешательства могут дополнять, но никогда не заменять традиционные меры охраны. Защита местообитаний, борьба с инвазивными видами и программы разведения остаются абсолютно необходимыми. Редактирование генов имеет смысл, только если численность целевой популяции уже восстановлена до уровня, позволяющего естественному отбору работать.

Стратегия редактирования генов сопряжена с рисками:

• Технические риски: Возможны нецелевые эффекты (Crispr может вносить непреднамеренные изменения в ДНК) и плейотропия (один ген может выполнять несколько функций).
• Эволюционные риски: Внедрение высоко полезного гена может привести к селективному замещению, которое само по себе снизит генетическое разнообразие в данном участке генома.
• Социальные риски: Идея «генетического быстрого решения» может отвлечь внимание от коренных причин утраты биоразнообразия (разрушение среды обитания, выбросы углерода).

Тем не менее, редактирование генома — это новый инструмент в арсенале охраны природы. При грамотном применении и создании необходимых условий он может помочь спасти виды от вымирания.